Pás je součástí používá pro přenos pohybu . Je vyroben z pružného materiálu. Ve srovnání s jinými systémy má výhodu velké flexibility designu - konstruktér má velkou svobodu při umisťování komponent motoru a přijímače - je ekonomický, tichý a tlumí vibrace a rázy a trhá přenosy. Má však omezenou životnost, a to jak z hlediska cyklů, tak času, a musí být pravidelně měněna. Kromě toho je přenosný výkon omezen, což je někdy výhodou (například jako omezovač točivého momentu ), a jeho flexibilita umožňuje dodávat příslušenství umístěné ve stísněných prostorech.
Pás se používá s řemenicemi a někdy s napínací kladkou . Školení probíhá:
Tento typ přenosu má účinnost řádově 98%, s výjimkou lichoběžníkových pásů, jejichž účinnost je nižší (od 70 do 96 % ), ale riziko nulového prokluzu.
Motory automobilů mají obvykle ozubený řemen pro pohon rozvodů a drážkovaný řemen pro pohon řady periferních komponent: alternátor , vodní čerpadlo, čerpadlo posilovače řízení atd.
V závislosti na způsobu jejich instalace existují dva typy pásů:
Pásy lze také rozlišit podle tvaru jejich části.
Ploché řemeny byly široce používány k XIX th a brzy XX th století v převodové hřídele pro přenos energie v továrnách. Používají se také v nesčetných zemědělských, těžebních a lesnických aplikacích, jako jsou pily, pily, mlátičky, dmychadla sil, dopravníky pro plnění kukuřičných lůžek, lisy, vodní čerpadla a elektrické generátory. Plochý pás je jednoduchý systém přenosu energie, který vyhovuje jeho dni. Může poskytovat vysoký výkon při vysokých rychlostech (373 kW při 51 m / s ), v případě širokých pásů a velkých řemenic. Tyto široké řemeny, pohony velkých řemenic jsou objemné, zabírají spoustu místa a vyžadují vysoké napětí, nesou vysoké zatížení a jsou špatně vhodné pro aplikace v blízkosti, přičemž klínové řemeny nahrazují hlavně ploché řemeny pro přenos síly; a přenos síly na velké vzdálenosti se obvykle již neprovádí pomocí pásů. Například tovární stroje mají nyní tendenci mít jednotlivé elektromotory.
Protože ploché pásy mají tendenci stoupat po řemenici, byly řemenice navrženy s mírně konvexním nebo „korunovaným“ (spíše než plochým) povrchem, který umožňuje automatickému vystředění pásu během provozu. Ploché řemeny také mají tendenci klouzat po obličeji řemenice, když působí velké zatížení, a bylo k dispozici mnoho povlaků, které lze na řemeny nanášet, aby se zvýšilo tření a tím i přenos síly.
Ploché opasky byly tradičně vyráběny z kůže nebo textilie. Dnes je většina vyrobena z gumy nebo syntetických polymerů. Konce pásů se spojují pomocí šněrování konců pomocí koženého pásku (nejstarší způsob), ocelových spojovacích prostředků nebo šněrování nebo lepením nebo svařováním (polyuretan nebo polyester). Ploché pásy byly tradičně a stále jsou smontovány, ale mohou být také vyrobeny jako souvislý pás.
Nejčastěji se používají klínové řemeny. Při stejném napětí přenášejí více energie než ploché pásy. Používají se například v pohonech s proměnnými otáčkami .
Klínové řemeny vyřešily problém prokluzu a vyrovnání. Nyní je to základní pás pro protiskluzový (synchronní) přenos síly. Nabízejí nejlepší kombinaci trakce, rychlosti pojezdu, zatížení ložiska a životnosti . Obecně jsou vyrobeny z bezešvého pásu a jejich obecný tvar průřezu je přibližně lichoběžníkový. Tvar „V“ pásu sleduje drážku v řemenici, takže pás nemůže sklouznout. Řemen má tendenci se zasekávat v drážce, jak se zvyšuje zatížení - čím větší je zatížení, tím větší je zaseknutí - zlepšuje přenos točivého momentu a činí z pásu efektivní řešení vyžadující menší šířku a napětí než ploché řemeny. Klínové řemeny převažují nad plochými řemeny s malými středovými vzdálenostmi a vysokou mírou redukce. Upřednostňovaná středová vzdálenost je větší než průměr největší řemenice, ale menší než trojnásobek součtu obou řemenic. Optimální rozsah otáček je 1 000 až 7 000 stop / min (nebo 300 až 2130 m / min ).
Pro vysoké energetické požadavky mohou být vedle sebe smontovány dva nebo více klínových řemenů v uspořádání zvaném „pohon více řemenů“.
Klínové řemeny mohou být vyrobeny z gumy nebo polymeru bez výztuže. Jinak mohou být do gumy nebo polymeru zabudována vlákna ke zvýšení pevnosti. Vlákna mohou být z textilních materiálů, jako je bavlna, polyamid (jako je nylon) nebo polyester, nebo pro větší pevnost z oceli nebo aramidu (jako jsou Technora, Twaron nebo Kevlar).
Pokud bezešvý řemen nesplňuje požadavky, lze použít kloubové klínové řemeny. Většina modelů nabízí stejné výkonové a rychlostní charakteristiky jako nekonečné řemeny ekvivalentní velikosti a nevyžaduje pro provoz speciální řemenice. Nabízejí snadnou instalaci a vynikající odolnost vůči životnímu prostředí ve srovnání s gumovými pásky a jsou délkově nastavitelné demontáží a odstraněním článků podle potřeby.
Vícežebrový řemen je řemen pro přenos síly, který je žebrovaný podélně, což výrazně zvyšuje kontaktní plochu mezi řemenicí a řemenem. Funguje to však adhezí zubů na řemenici. Jeho jednodílná konstrukce umožňuje homogenní rozložení napětí v kontaktu řemenice / pásu.
Má mnoho výhod:
Žebrovaný pás tvoří takzvaný pás příslušenství na automobilech. Vyskytuje se také na pračkách, bubnových sušičkách, traktorech, míchačkách na beton, kompresorech, fitness kolech, sekačkách atd.
Synchronní řemeny jsou ozubené. Používají se například k pohonu vačkových hřídelů nebo k sekundárnímu převodu určitých motocyklů . Používají se také na mnoha průmyslových nebo zemědělských strojích. Tento typ pásu je nezbytný, aby se zabránilo jakémukoli fázovému posunu mezi vstupem a výstupem.
Bez řádného napnutí a bez prokluzu se bezzubý řemen posune díky své pružnosti. Ve skutečnosti bude jeho prodloužení odlišné mezi roztaženým koncem a uvolněným koncem a právě tento rozdíl způsobí posunutí.
Pás vyžaduje malou údržbu. Je však nutné sledovat jeho stav: viditelné známky opotřebení, napětí:
Uvažujme o stroji, ve kterém se musí součást otáčet. V závislosti na omezeních systému má návrhář k dispozici několik řešení. Vezměte v úvahu, že zvoleným aktuátorem je motor, který proto vytváří rotační pohyb. Úlohou převodu je přenášet toto otáčení z hřídele motoru na hřídel nesoucí část, která má být uvedena do pohybu, přizpůsobením rychlosti otáčení (koncept reduktoru ).
Návrhář má k dispozici tři hlavní přenosové technologie: ozubená kola, řetězy a řemeny
Porovnání použitých technologických řešení | ||
---|---|---|
Snaha o přenos | ||
Nízký | Způsob | Důležité |
Opasky | Řetězy | ozubená kola |
Rychlosti | ||
Nízký | Střední | Důležité |
Řetězy | Opasky | ozubená kola |
Ztuhlost | ||
Flexibilní | Průměrný | Tuhý |
Opasky | Řetězy | ozubená kola |
Hluk | ||
Velmi hlučný | Hlučný | Klid |
ozubená kola | Řetězy | Opasky |
Život | ||
Omezený | Průměrný | Vysoký |
Opasky | Řetězy | ozubená kola |
Kompaktnost | ||
Objemný | Způsob | Kompaktní |
ozubená kola | Řetězy | Opasky |
Mazání | ||
Nezbytný | Doporučeno | Není nezbytné |
ozubená kola | Řetězy | Opasky |
Řešení řemenice je proto vhodné:
Mají nízké počáteční výrobní náklady a vyžadují jen malou údržbu kromě kontroly napětí a pravidelné výměny kvůli opotřebení. Na druhou stranu neumožňují velmi přesnou synchronizaci (flexibilitu).
Konstrukce převodovky, to znamená volba typu řemenu, architektura rozvržení, dimenzování atd., Závisí na funkcích, které musí převodovka vykonávat. Jedná se o dva typy:
V projednávaném případě:
Servisní funkceTato omezení vedou k volbě typu pásu, úhlu navinutí kolem řemenic, vzdálenosti středu a napětí pásu. Obvykle :
Čím větší je přenášená síla, tím větší musí být úhel natočení a napětí.
Část, která má být uvedena do pohybu, se musí otáčet o danou frekvenci (servisní funkci) zvanou „výstupní výstupní frekvence“ a označenou N s . Z důvodů účinnosti a omezení opotřebení, se otáčí motor ve zvolené rychlosti (pracovní bod), s názvem „vstupní frekvence přenosu“ a označován N e .
Stejně jako u převodovek se převodový poměr vypočítá podle vzorce:
.Toto je teoretická zpráva. Toto je efektivní převodový poměr v případě synchronních (ozubených) řemenů. V případě asynchronních (hladkých) řemenů je skutečný poměr nižší než teoretický poměr kvůli plazení.
Jeden tak definuje kinematickou účinnost η c v hodnotě mezi 0,98 a 1:
Pás musí být nutně napnutý. Převodový systém proto musí obsahovat napínací systém; pás je po vyjmutí nebo zasunutí napnutý a za provozu napnutý.
Napínák se skládá z pohyblivé kladky. Může to být hnací nebo přijímací kladka, ale může to být také napínací váleček naprázdno.
V klidu, dvě vlákna pásu mají stejné napětí, který definuje napětí řemenu, označený T 0 . V provozu je jeden z pramenů napnutý, je to „napnutý pramen“, jeho napětí je zaznamenáno T; druhý uvolňuje, je to „měkké vlákno“, jeho napětí je zaznamenáno t . My máme :
Na asynchronních pásech napětí zajišťuje přilnavost: čím větší je napětí, tím více může převod přenášet významnou sílu. Na plochém pásu závisí maximální poměr mezi napnutím napjatého konce T a napnutým koncem t na koeficientu adheze ƒ mezi řemenicí a řemenem a na úhlu navinutí θ kolem pásu (v radiánech) ):
.Pokud je tento poměr vyšší, pak pás vyklouzne. Koeficient adheze ƒ má hodnoty v rozmezí od 0,5 do 0,8 v závislosti na použitých materiálech.
Mezní moment na přijímací kladce je tedy:
.Úhel vinutí se volí jako funkce tohoto točivého momentu.
Maximální přenosnou točivého momentu, s ohledem na nekonečnou přilnavost nebo vinutí úhel nekonečné (tj. T = 2T 0 a t = 0), je za
.Na lichoběžníkovém pásu je úhel V, zaznamenaný β, zahrnut v mezním poměru napětí:
.Úhel β je normalizován na 40 °. Vidíme, že lichoběžníkový pás může přenášet větší točivý moment než plochý pás (protože sin (β / 2) <1).
Na ozubených pásech pomáhá napětí zabránit skákání zubů. Musíte mít zapojeny alespoň 2 zuby, nejlépe alespoň 6.
Přenosový moment lze zvýšit paralelním umístěním několika řemenů.
Síla se rovná:
P = Cωideálně přenosná síla proto stojí za:
P sup = C sup ωbuď v případě plochého pásu
kde v = D r ⋅ω r / 2 je lineární rychlost pásu.
Maximální přenosový výkon je v praxi snížen korekčními faktory, které zohledňují průměr řemenice, lineární rychlost řemene a provozní podmínky (životnost za den, přítomnost nebo nepřítomnost rázů nebo otřesů):
P = K⋅P sup s K ≤ 1.U klínového řemene je základní přípustný výkon dán tabulkou podle typu řemenu, průměru řemenice a frekvence otáčení a je upraven korekčními faktory s ohledem na délku řemene pás, provozní podmínky (jako u asynchronních pásů) a úhel navíjení.
U ozubeného řemene je základní přípustná síla dána počítadlem podle typu řemene a lineární rychlosti řemene a je upravena korekčními faktory s přihlédnutím k šířce řemenu a počtu zubů v angažovanost.
V případě ozubených řemenů je délka nutně celočíselný počet zářezů. V případě hladkých pásů může mít délka libovolnou hodnotu, ale pro uzavřené pásy se používají standardní délky.
Z konstrukčního hlediska je hlavním omezením síla, která má být přenesena. Začneme tedy určením úhlu vinutí θ 1, který je nezbytný k zajištění adheze v případě hladkého pásu, nebo k zajištění dostatečného počtu zubů zapojených pro synchronní pásy (viz výše). Vzdálenost středu e se poté určí jako funkce úhlu navinutí a průměrů.
Uvažujme jednoduchý systém tvořený dvěma kladkami o poloměru r 1 a r 2 (s r 2 > r 1 ) a oddělenými středovou vzdáleností e . Označíme L 0 délku pásu mezi řemenicemi, L 1 délku ovinutou kolem kladky 1 a L 2, která je kolem kladky 2.
Otočíme-li postavu tak, aby spodní konec pásu byl vodorovný a nakreslíme rovnoběžku s tímto pramenem v bodě A (střed kladky 1), objeví se pravý trojúhelník, jehož přepona se rovná e a boky pravého úhlu jsou rovny ( r 2 - r 1 ) a L 0 . To umožňuje použít zákony v pravém trojúhelníku. Zejména úhel v B je podle definice kosinu :
a podle symetrie máme
odkud
Toto je minimální hodnota středové vzdálenosti: je-li středová vzdálenost větší, je také větší úhel natočení. Naopak v případě zkříženého pásu se úhel navíjení zmenšuje se zvětšující se středovou vzdáleností.
Odtud lze určit délku pásu. Podle Pythagorovy věty to skutečně odvodíme
je
A vyjádřením úhlů v radiánech :
Celková délka je
L = 2L 0 + L 1 + L 2 .Často používáme přibližný vzorec
DemonstraceVe skutečnosti za předpokladu, že rozdíl v průměru je malý ve srovnání se středovou vzdáleností (D 2 - D 1 ) / e << 1, máme vývojem omezeným na druhý řád:
Kromě toho máme
θ 1 = π - 2α θ 2 = π + 2αs
nechť α ≃ sin α a proto
A tak